流行的快充技术中EOS的保护方案单片机解密
近十年来随着手机电池容量不断增大,单片机解密同时用户对充电时间短的迫切需求,手机快充技术应运而生。快充技术是可以令电池能在短时间内充满电的技术,从而大幅缩短充电时间,有效提升了用户体验。目前实现快充是对产品进行高能量的输入,在其过程中经常忽略其带来的EOS困扰。EOS的保护方案也是目前重点研究项目。
快充技术
手机的快充作为快充技术第一个应用的领域,现在已经普及到更多的电子产品,如电脑,穿戴式装置,行动电源等。以手机为例,目前主流快充技术有QC charger,USB-PD及各家手机厂商快充技术,如华为Supercharge,VIVO双引擎快充,OPPO VOOC,小米Super Turbo。无论哪项快充技术,其原理均为提高充电电压或电流以增加充电功率,达到快速充电功能。
OPPO SuperVOOC 超级闪充是采用低压大电流以及新定电压充电演算法单片机解密可以动态地在适配器端完成定电压,定电流控制的直充方案。在大电流充电模式下,充电器通过直充开关将电流直接对电池充电,双电芯串联增加充电电压,通过开电压环实现分段定电流的电流输出,其 “开电压环” 是基于负回授原理设计的元件,主要作用是控制电池充电过程中的电压和电流。当充电电流超过预设的阀值时,开电压环会自动将电路中的开关打开,从而降低电池电压,并保持恒定的充电电流。这样一来,即可实现分段定电流的电流输出,从而有效地提升充电效率和安全性,进而提高终端充电功率,充电功率可高达 125W (20V/7.5A)。
华为Super Charge是利用电荷泵技术,以Mate 50为例,支援最高66W超级快充,为第三代:二倍压SCP快充技术 (11V/6A), 其第二代为一倍压快充 (5V),第三代二倍压升级至10V或11V,其中常见充电规格三:SCP 66W快充 (11V/6A),其最大电流和电压设定至6A及11V获得最优充电效率,其利用电荷泵原理打破了Type-C电流的限制,将电量通过6A的通道送进手机,进入Type-C后,再由电荷泵将充电电压降到5V左右,同时将电流从6A提升到13.2A,通过这套原理为电池进行充电,这就实现了5V/13.2A低压大电流方案。而华为第四代:四倍压SCP快充技术将支援100W快充 (20V/5A)。
EOS (Electrical Over Stress)
EOS (Electrical Over Stress)是指因雷击的过压或过流能量所造成的破坏。单片机解密雷击在特殊天气情况才会产生,但普通家庭使用场景下造成的EOS原因却很多,比如AC/DC电源插拔、电子设备的频繁启动、产品连接时由于接地不同存在的电位差等。在失效分析中均会发现芯片内部存在部分一定面积的烧毁,基本致判断为EOS造成的失效。
快充的充电端电端EOS危害
无论哪种快充技术,其功率都在不断增大,2021年,USB-IF协会公布全新的PD3.1标准,单片机解密将最大充电功率从100W增加到240W。而各手机厂商也陆续宣布其240W快充技术。充电器输出电压需要从5V升至9V/10V/12V,甚至更高的20V。全球手机用户由于充电环境复杂多样,就算仅是一般5V/1A常规充电都极易遭受EOS破坏,再加上许多开发中国家供电电压存在不稳定的因素,造成用户充电过程极易产生EOS。除此之外,现今手机使用者通常有频繁充电的习惯,因此经常进行充电线的插拔动作,也会带来ESD破坏的问题。而大能量大功率快充过程,由于涉及高压大电流及更多元器件模组,EOS波动将更大更频繁,若手机充电端无有效的ESD/EOS保护方案,后端PMU,OVP等IC会损坏导致手机故障。